Complex post-tensioned concrete shell structures

Energy is today’s core to almost everything. The building sector is one of the significant sources of energy consumption and major carbon dioxide emitter. According to reports, buildings and constructions have a large portion of global energy consumption and energy-related CO2 emissions. Consequently, materials used for buildings will have a big impact on energy consumption and recycling potentials of the buildings. One of the most important materials in this industry is cement. Cement is the third-largest industrial energy consumer in the world and the second industrial emitter of carbon dioxide. Cement is the key ingredient of the concrete which during the last century has developed into the primary building material in the world. As a result, the construction industry plays a crucial role in changing our environment and our society. Hence, High-performance design with its answers above and beyond standards over long-term from different aspects could be one of the ways for finding the solutions to problems mentioned before. In a consequence, in concrete constructions, it could ameliorate various characteristics such as durability, strength, material usage, etc. Accordingly, the thesis is based on a relation between architecture design and technological innovation, which have challenged to make a new solution. With this spirit, the research investigates on the topic of design of shell geometries and applying new post-tensioning method and thinking about assembling without the need for scaffolds, through a bottom-up approach, whereby using the software, first is analyzed and through a series of experiments will be tested. Through these analyzing and experimenting, different opportunities, challenges, and limitations could be revealed and help us to find the best solutions.

Oggi l'energia è il cuore di ogni cosa. Il settore edilizio è una delle principali fonti di consumo energetico e il principale emettitore di anidride carbonica. Secondo i rapporti, l'insieme delle costruzioni racchiude una grande porzione del consumo energetico globale e delle emissioni di CO2. Di conseguenza, i materiali usati per gli edifici hanno un grande impatto sul consumo energetico e sui potenziali di riciclaggio. Uno dei materiali più importanti in questo settore è il cemento. Questo è il terzo consumatore di energia industriale al mondo e il secondo emettitore industriale di anidride carbonica. Il cemento è l'ingrediente chiave di quel calcestruzzo che durante l'ultimo secolo si è sviluppato come primo materiale da costruzione del pianeta. Il settore delle costruzioni svolge un ruolo cruciale nel cambiamento dell'ambiente e della società. Il design ad alte prestazioni con le sue risposte al di sopra e al di là degli standard a lungo termine, potrebbe essere uno dei modi per trovare le soluzioni ai problemi menzionati prima. Nel caso delle costruzioni in calcestruzzo, potrebbe migliorare varie caratteristiche come durata, resistenza, utilizzo del materiale, ecc. La tesi si basa pertanto su una relazione tra architettura, design e innovazione tecnologica, insieme nella sfida per la ricerca di nuove soluzioni. Con questo spirito, la ricerca indaga sul tema della progettazione di "shell geometries" e sull'applicazione di un nuovo metodo di post-tensionamento, proponendo un assemblaggio senza la necessità di impalcature, attraverso un approccio dal basso verso l'alto, dove attraverso il software, la struttura viene prima analizzata e successivamente testata attraverso diversi esperimenti. Grazie a queste analisi e sperimentazioni, possono essere svelate opportunità, sfide e limitazioni che aiuteranno a trovare le migliori soluzioni per il futuro.